用于產生蒸汽的設備的制作方法

專利名稱：用于產生蒸汽的設備的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及一種用于產生蒸汽的設備。具體地，本發明涉及這樣一種設備，其中在壓力腔中產生蒸汽壓力在大氣壓量級之上的蒸汽。
本發明具體涉及諸如蒸汽熨斗設備的家庭用具。因此，在下文中將以這種實施方式具體解釋本發明。但是，應注意到此實施方式僅將被視為示例，而不意在限制本發明的范圍。例如，本發明的原理還可應用于蒸汽清潔設備的情況下，或者用于去除壁紙的蒸汽設備的情況下。
背景技術：
現有技術的蒸汽發生設備包括容納水的蒸汽管，其提供有用于加熱水的電加熱設備。當向加熱設備供應電流時，其產生熱，熱被傳遞給水，由此生成蒸汽。
由控制器所控制的加熱設備中的電流用于將蒸汽溫度保持在所需級別上。為此，現有技術的蒸汽發生設備包括與加熱設備相關聯或者與蒸汽相接觸的溫度傳感器；如果該傳感器指示溫度在預定水平以上，則切斷加熱電流，如果傳感器指示溫度在預定水平以下，則接通加熱電流。
一些現有技術設備還包括壓力傳感器。EP-0.595.292公開了一種提供有壓力傳感器作為安全設備的蒸汽發生設備如果壓力變得過高，則切斷加熱電流。
EP-0.843.039公開了一種提供有泵的蒸汽發生設備，該泵用于將水添加到蒸汽管。水基于來自壓力傳感器的信號而添加。
US-2004/0.040.185-A1公開了一種蒸汽發生設備，該設備的控制旨在將蒸汽壓力維持在恒定水平。作為如較早技術已經做到的那樣使用壓力傳感器的代替，此公開提出了使用溫度傳感器并基于溫度傳感器所檢測的溫度值來執行控制，這是基于對溫度和壓力之間存在一對一關系的認識。
本發明具體地涉及一種能夠以可變輸出率(表示為，例如，克/分鐘)提供蒸汽的蒸汽發生裝置。這個問題無法通過上文所提及的公布加以解決。
EP-0.390.264-B1公開了一種具有可變蒸汽輸出率的蒸汽發生設備，其中蒸汽輸出率通過設置加熱電流的占空比來控制，該公開基于以下假設產生確定量的蒸汽需要確定量的能量。

發明內容
本發明旨在提供一種能夠以可變輸出率提供蒸汽且伴以改進了的精密性和安全性的蒸汽發生設備。從而，優選地將具有指示蒸汽輸出率的可用電信號，其可以通過用于智能控制加熱元件的電子控制設備而使用，例如能夠對蒸汽速率的大幅下降做出充分地響應，能夠指示需求增大所引起的突然的蒸汽釋放，例如控制設備能夠響應為增大的蒸汽增加量以滿足可能的下次蒸汽釋放。
為此，使用由以下認識進行一對一關系存在于一方面蒸汽輸出率和另一方面蒸汽管中的壓力之間，其依次涉及蒸汽管中的溫度。一種可能的方法將是基于溫度控制簡單地執行輸出率控制，使用溫度傳感器的輸出信號。然而，伴隨溫度傳感器特別是熱敏電阻的問題，是它們表現出漂移，即它們的屬性隨著時間而改變。作為結果，實際的溫度可能高于溫度傳感器所指示的溫度，以及因此蒸汽壓力可能高于所期望的壓力，這可能造成安全問題。
為了避免該問題，可選擇的方法將是使用壓力傳感器，能夠提供指示傳感的壓力的電輸出信號。然而，這種傳感器很昂貴。
為了克服這些問題，本發明提出了一種包括溫度傳感器以及恒壓器的蒸汽發生裝置。以相對低的輸出率，當壓力相對低并且壓力中的可能變化未造成直接的安全問題時，控制基于溫度傳感器的輸出信號。可能的不準確的溫度讀數可以導致蒸汽輸出率與輸出率設置之間的偏差，但是壓力不會上升到可能危險的高量級。以相對的高輸出率，當壓力相對高并且壓力中的可能的變化可以造成安全問題時，加熱由恒壓器控制。由此，本發明得益于高壓處的安全和較低壓處的智能控制的組合。
在權利要求1中定義了根據本發明的蒸汽發生設備。優選實施方式在權利要求2到權利要求12中加以描述。本發明進一步涉及如權利要求13所述的蒸汽熨斗系統。


參考附圖通過下文描述將進一步說明本發明的這些方面和其它方面、特征以及優勢，其中相同的參考數字指示相同的或者類似的部分，并且其中圖1示意性地示出了蒸汽熨斗系統；圖2是示意性地示出了控制電路的框圖；圖3是示出了溫度、壓力以及蒸汽率之間關系的曲線圖。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了蒸汽熨斗系統1，該系統包括熨斗設備10和蒸汽發生裝置20。如所周知的那樣，熨斗設備10包括帶有底板12的外殼11，其提供有底板加熱設備，為簡化而未示出。柔性軟管13連接熨斗裝置10和蒸汽發生裝置20，用于引導蒸汽從蒸汽發生裝置20到熨斗設備10的外殼11的內部。蒸汽可以經由底板12的洞退出外殼11，如由箭頭示意性地示出的那樣。
圖1示出了提供有用于連接標準輸電干線的電纜21和插頭22的蒸汽發生裝置20，例如230V AC@50Hz。為了供電給底板加熱設備，熨斗設備10還提供有電纜，該電纜通常地并入柔性軟管13中，但是熨斗設備10可以提供有獨立的電纜和插頭。
蒸汽發生裝置20包括與蒸汽管或者鍋爐24相耦合的水貯存器23。鍋爐24包括一個或者多個加熱元件25，鍋爐能夠加熱水以產生蒸汽。熨斗設備10可以是連續開啟類型，即由鍋爐24產生的蒸汽經由軟管13和熨斗底板12而連續地離開鍋爐24。熨斗設備10還可以是用戶控制的提供蒸汽類型，即蒸汽僅響應于用戶動作而經由熨斗底板12離開，例如當用戶按下對應的蒸汽命令按鈕等時。在任何情況下，當蒸汽正在使用中(“消耗中”)時，水可以從水貯存器23輸送到鍋爐24，以便于補償正在使用的蒸汽，其對于本領域的技術人員顯而易見。水貯存器23提供有輸入裝置用于允許用水將水貯存器23填滿；為了簡化，這種輸入裝置未示出。
圖2是示出了蒸汽熨斗系統1的電加熱電路的相關部分的圖。加熱元件25(在圖2中僅示出了一個加熱元件，但是該裝置可以包括多個加熱元件)與終端31、32相耦合，用于連接干線(或者其它電能充足的源)。可控開關33串聯地連接加熱元件25。可控開關33由控制器40來控制。
蒸汽熨斗系統1包括至少一個溫度傳感器34，提供溫度測量信號T給控制器40的溫度輸入44。圖2示出了可以位于鍋爐壁上的溫度傳感器34，該溫度傳感器在鍋爐的外部。溫度傳感器34還可以位于鍋爐24的內部。溫度傳感器34還可以與加熱元件25相關聯。
控制器40還具有用戶輸入46，使得用戶可以輸入蒸汽速率命令。用戶可以要求確定范圍內的任何蒸汽速率。針對以下論述，將假設用戶可以從3個蒸汽速率設置中選擇低、中以及高。
控制器40設計為在控制器的控制輸出43處基于輸入46處的用戶選擇以及基于輸入44處的測量信號T產生用于可控開關33的控制信號C。更具體地，控制器40內部地設置目標水平，指示由用戶所選擇的蒸汽速率(請見參考以下圖3的論述)相對應的溫度。控制器40對比輸入44處的溫度測量信號T和內部目標水平。如果溫度測量信號T低于所述內部目標水平，則控制器40產生它的控制信號C，使得閉合開關33(切換接通(ON)；導電)電流流經加熱元件25，并且溫度升高。如果溫度測量信號T高于所述內部目標水平，則控制器40產生它的控制信號C，使得打開開關33(切換斷開(OFF)不導電)加熱元件25接收不到電流，并且溫度下降。由此，溫度作為時間函數在想要的溫度上下漲落。
請注意控制器可以在相同溫度目標水平時切換接通(ON)和斷開(OFF)，但是控制器還可能表現出一些滯后現象，使得處于或者低于第二目標水平時，控制器將第一可控開關33置于接通(ON)狀態，其中第二目標水平低于第一目標水平，處于第一目標水平時，第一可控開關33切換到斷開(OFF)。
蒸汽熨斗系統1還包括壓力傳感器35，壓力傳感器35提供壓力測量信號P，與鍋爐24相關聯，該壓力傳感器通常地布置在鍋爐24的內部，如所示的那樣。第二控制器開關37，由壓力傳感器35直接地控制，該第二可控開關串聯地連接第一可控地開關33；特別地，第二可控開關37和壓力傳感器35的組合實施為恒壓器只要鍋爐24中的壓力低于預定壓力閾值水平，則第二可控開關37通常為接通(導電)，而只要鍋爐24中的壓力高于預定壓力閾值水平，則第二可控開關37通常為斷開(非導電)。
裝置的操作如下所述。
在蒸汽速率設置為低和中時，壓力保持相對低，使得第二可控開關37通常為接通(ON)，以及加熱器25中的電流由第一開關33的狀態所確定，因為其由控制器所控制，如上文所述。
蒸汽速率設置為高時，控制器40通常將第一開關33保持在它的接通(ON)的狀態(導電)。溫度和壓力上升，直到鍋爐24中的壓力達到預定壓力閾值水平為止，此刻第二可控開關37切換到其斷開(OFF)的狀態，斷開加熱器電流。其引起溫度和壓力下降，引起第二可控開關37切換到其接通(ON)的狀態等。由此，溫度作為時間函數在恒壓器的壓力設置所對應的溫度上下漲落，其低于控制器40的內部溫度目標水平，使得控制器40通過將第一開關33保持在其接通(ON)的狀態(導電)來繼續嘗試升高溫度。
請注意恒壓器可以在同一壓力閾值水平時切換接通和斷開，但是恒壓器還可能表現出一些滯后現象，使得當處于或者低于第二預定壓力閾值水平時，恒壓器將第二可控開關37置于接通(ON)的狀態，其中第二預定壓力閾值水平低于第一預定壓力閾值，當處于第一預定壓力閾值水平時，第二可控開關37切換到斷開(OFF)。
圖3是示出了從特定鍋爐獲得的實驗結果的曲線圖。水平軸表示鍋爐中的壓力，其用大氣壓以上的bar表示(即曲線圖中的1bar對應于2bar壓力的絕對值)。左側豎軸表示加熱元件25的溫度，用攝氏度來表示，如通過安裝在鍋爐壁外部的溫度傳感器來測量。曲線51示出了溫度和壓力之間的關系，菱形指示所測量的結果。
右側豎軸表示蒸汽速率，即經由出口孔離開鍋爐的蒸汽量，用每分鐘中水的克數來表示。
曲線52示出了蒸汽速率和壓力之間的關系，正方形指示所測量的結果。可以清楚地看到蒸汽速率取決于壓力，其依次地(曲線51)取決于溫度。
請注意所測量的準確溫度可以取決于為安裝溫度傳感器所選擇的位置，所以該溫度可能從實際蒸汽溫度偏離一些，其是相關的溫度。然而，通常將存在所測量的溫度和實際蒸汽溫度之間的一對一關系，使得通常可以發現如圖3中所示的一個關系的關系。根據設備設計，包括溫度傳感器位置，可以有必要執行校準操作，對本領域的技術人員而言將顯而易見。
示例如果用戶已經將蒸汽速率設置為低(70g/min)，則控制器40操作開關的接通和斷開，使得溫度輸入信號T讀數大約128°。
如果用戶已經將蒸汽速率設置為中(90g/min)，則控制器40操作開關的接通和斷開，使得溫度輸入信號T讀數大約138°。
如果用戶已經將蒸汽速率設置為高(110/min)，則控制器40操作開關的接通和斷開，使得壓力輸入信號P讀數大約3.5bar。
對于本領域的技術人員將顯而易見，本發明不限制于上文所描述的示例性實施方式，而在所附權利要求書中所限定的發明范圍內可以進行一些改變和修改。
例如，如在圖2的實施方式中，裝置可以包括兩個串聯的開關，這兩個開關通過控制器控制。
而且，可以使用具有各種設置的恒壓器，可以通過用戶進行充電。
在上文中，本發明已經參考框圖進行了說明，框圖示出了根據本發明的設備的功能性框。可以理解到能用硬件實施這些功能性框中的一個或者多個，其中這種功能性框的功能可以由單獨的硬件組件來實施，但是這些功能性框的一個或者多個還可以用軟件來實施，使得這種功能性框的功能由計算機程序的一個或者多個程序行或者諸如微型處理器、微型控制器、數字信號處理器等等的可編程設備來實施。
權利要求
1.一種蒸汽發生設備(20)，包括鍋爐(24)和電流控制裝置(33、40；37)，其中所述鍋爐提供有電加熱裝置(25)，所述電流控制器用于控制所述加熱裝置中的電流，所述設備能夠以可變蒸汽輸出率來產生蒸汽；所述電流控制裝置包括-至少一個溫度傳感器(34)；-第一可控開關(33)，其布置為與所述電加熱裝置(25)串聯，基于所述鍋爐(24)中蒸汽的溫度對所述第一可控開關(33)進行控制；-以及恒壓器(35；37)，其包括布置用于傳感所述鍋爐(24)中的壓力的壓力傳感器(35)和布置為與所述電加熱裝置(25)相串聯的第二可控開關(37)，通過所述壓力傳感器(35)對所述第二可控開關(37)進行控制。
2.根據權利要求1所述的蒸汽發生設備，其中所述電流控制裝置被設計為在預定閾值蒸汽輸出率設置以下，控制所述第二可控開關(37)保持為接通(導電)以及基于來自所述溫度傳感器(34)的溫度測量信號(T)來控制所述第一可控開關(33)，使得控制蒸汽溫度基本上等于與所需蒸汽輸出率相對應的預定溫度；以及其中所述電流控制裝置設計為在所述預定義閾值蒸汽輸出率設置以上，控制所述第一可控開關保持為接通(導電)以及基于來自所述壓力傳感器(35)的所述壓力測量信號(P)來控制所述第二可控開關(37)，使得控制蒸汽壓力基本上等于與所需蒸汽輸出率相對應的預定壓力。
3.根據權利要求1所述的蒸汽發生設備，其中所述溫度傳感器(34)是布置用于傳感所述鍋爐(24)中的蒸汽的溫度的傳感器。
4.根據權利要求1所述的蒸汽發生設備，其中所述溫度傳感器(34)是布置用于傳感所述加熱裝置(25)的溫度的傳感器。
5.根據權利要求1所述的蒸汽發生設備，其中所述溫度傳感器(34)是布置用于傳感所述鍋爐(24)的壁的溫度的傳感器。
6.根據權利要求1所述的蒸汽發生設備，其中所述第一可控開關(33)由所述溫度傳感器直接控制。
7.根據權利要求1所述的蒸汽發生設備，其中，所述恒壓器(35；37)被設計為當所述鍋爐(24)中的壓力等于或者大于第一預定壓力閾值水平時，將所述第二可控開關(37)切換為斷開，以及當所述鍋爐(24)中的壓力等于或者低于第二預定壓力閾值水平時，將所述第二可控開關(37)切換為接通，其中所述第二預定壓力閾值水平等于或者低于所述第一預定壓力閾值水平。
8.根據權利要求1所述的蒸汽發生設備，其中所述電流控制裝置包括具有耦合來從所述溫度傳感器(34)接收溫度測量信號(T)的輸入(44)的控制器(40)、用于接收限定所述蒸汽速率設置的用戶輸入的用戶輸入(46)、以及耦合來控制所述第一可控開關(33)的控制輸出(43)。
9.根據權利要求8所述的蒸汽發生設備，其中所述控制器設計為響應于接收指示蒸汽輸出率設置的用戶輸入信號，控制所述第一可控開關(33)，使得蒸汽溫度被控制為基本上等于與所需蒸汽輸出率相對應的溫度。
10.根據權利要求8所述的蒸汽發生設備，其中所述控制器被設計為響應于接收指示蒸汽輸出率設置的用戶輸入信號，確定與所需蒸汽輸出率相對應的目標溫度水平，對來自所述溫度傳感器(34)的溫度測量信號(T)和所述目標溫度水平加以比較，并且產生用于所述第一可控開關(33)的控制信號(C)，使得當所述溫度測量信號(T)指示等于或者高于所述目標溫度水平的溫度時，所述第一可控開關(33)切換為斷開，而當所述溫度測量信號(T)指示等于或者低于所述目標溫度水平的溫度時，所述第一可控開關(33)切換為接通。
11.根據權利要求10所述的蒸汽發生設備，其中所述控制器表現出一些滯后現象。
12.根據權利要求8所述的蒸汽發生設備，其中所述控制設計為響應于接收指示蒸汽輸出率設置為高的用戶輸入信號，產生其用于所述第一可控開關(33)的控制信號(C)，使得所述第一可控開關切換保持為接通。
13.一種蒸汽熨斗系統(1)，包括熨斗設備(10)和根據權利要求1所述的蒸汽發生設備(20)，并且所述蒸汽熨斗系統還包括蒸汽輸送軟管(13)用于將蒸汽從所述蒸汽發生設備(20)輸送到所述熨斗設備(10)。
全文摘要
描述了一種蒸汽發生設備(20)，包括提供有電加熱裝置(25)的鍋爐(24)以及用于控制加熱裝置中電流的電流控制裝置(33、40；37)；該設備還包括至少一個溫度傳感器(34)和壓力傳感器(35)；該設備能夠以可變蒸汽輸出率生成蒸汽；其中控制裝置(33、40；37)被設計為，以相對低的蒸汽輸出率設置，基于來自溫度傳感器(34)的溫度測量信號(T)而控制加熱裝置中的電流，并且其中控制裝置(33、40；37)被設計為，以相對高的蒸汽輸出率設置，基于壓力而控制加熱裝置中的電流。
文檔編號D06F75/12GK101091087SQ200580044014
公開日2007年12月19日 申請日期2005年12月21日 優先權日2004年12月22日
發明者T·P·哈爾, A·特奧, 賈曉明 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司